JP2011234455A

JP2011234455A - 電源切替方法

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Publication number: JP2011234455A
Application number: JP2010100798A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Goto; 忠後藤; Katsuaki Tanaka; 克明田中
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2011-11-17
Anticipated expiration: 2030-04-26
Also published as: JP5523187B2

Abstract

【課題】エンジン発電機に異常が発生しても予備のエンジン発電機から安定して電源供給を行うことができる電源切替方法を提供する。
【解決手段】複数の常用発電機Ａ，Ｂ，Ｃと１台の予備発電機Ｓとを配置し、常用発電機に異常が発生したときに予備発電機に切り替える電源切替方法において、一つの常用発電機Ａに異常が発生して予備発電機Ｓからの電源供給に切り替えているときには、他の常用発電機Ｂ，Ｃに異常が発生しても、該異常が発生した他の常用発電機から電源供給を行っていた負荷への電源供給を予備のエンジン発電機に切り替えることを禁止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源切替方法に関し、詳しくは、複数のエンジン発電機に対して１台の予備のエンジン発電機を配置した電源供給設備における電源切替方法に関する。

商用電源が十分に得られない屋外のイベント会場などで使用する各種の負荷に電源を供給する場合、エンジンで発電機を駆動する可搬式のエンジン発電機が用いられる。この場合、エンジン発電機に異常が発生したときのために予備のエンジン発電機と電源切替装置とを配置しておき、電源供給中のエンジン発電機に異常が発生したときに、予備のエンジン発電機に切り替えて電源供給を行うようにしている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００８−９９４０４号公報

通常は、同じ発電容量のエンジン発電機を２台使用し、一方を常用とし、他方を予備として使用しているため、異常発生時の切り替えは容易に行うことができる。しかし、負荷の数が多い場合、発電容量が大きなエンジン発電機を使用することは不経済であることから、適当な発電容量を有するエンジン発電機を複数使用し、１台を予備とすることが行われている。この場合、１台のエンジン発電機に異常が発生しても、予備を含めた他のエンジン発電機から必要十分な電源供給を行うことができるが、２台のエンジン発電機に異常が発生した場合は、予備のエンジン発電機に２台分の負荷が加わるため、電源供給量が発電容量を超えて予備のエンジン発電機のエンジンが停止し、予備のエンジン発電機からも電源供給が行えなくなってしまうことがあった。

そこで本発明は、エンジン発電機に異常が発生しても予備のエンジン発電機から安定して電源供給を行うことができる電源切替方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の電源切替方法は、複数の負荷にそれぞれ電源供給を行う複数の常用発電機と、１台の予備発電機とを配置し、前記常用発電機に異常が発生したときに、負荷への電源供給を異常が発生した常用発電機から前記予備発電機に切り替える電源切替方法において、一つの常用発電機に異常が発生し、該異常が発生した一つの常用発電機から電源供給を行っていた負荷への電源供給を前記予備発電機からの電源供給に切り替えているときには、他の常用発電機に異常が発生しても、該異常が発生した他の常用発電機から電源供給を行っていた負荷への電源供給を予備のエンジン発電機に切り替えることなく、前記異常が発生した一つの常用発電機から電源供給を行っていた負荷への前記予備発電機からの電源供給を継続することを特徴としている。

さらに、本発明の電源切替方法は、前記常用発電機から負荷に供給している主電源電圧と、該常用発電機の制御電源電圧とを監視し、主電源電圧及び制御電源電圧の双方が電圧を有しているときには正常発電状態と判定し、主電源電圧及び制御電源電圧の双方が無電圧のときには正常停止状態と判定し、前記正常発電状態及び前記正常停止状態のときには予備発電機への切り替えは行わず、主電源電圧が無電圧で制御電源電圧が電圧を有しているときには異常発生状態と判定し、負荷への電源供給を、該異常発生状態と判定した常用発電機から予備発電機に切り替えることを特徴とし、また、異常が発生した一つの常用発電機の異常が解消して負荷への電源供給が可能な状態になったときには、復帰信号によって負荷への電源供給を、前記予備発電機から異常が解消した常用発電機に切り替えることを特徴としている。

本発明の電源切替方法によれば、一つの常用発電機に異常が発生し、予備発電機に切り替えて電源供給を行っているときに他の常用発電機に異常が発生しても予備発電機からの電源供給に切り替えないので、１台の予備発電機から複数の負荷に同時に電源供給することがなくなり、供給電力が予備発電機の発電容量を超えることがなく、予備発電機が停止してしまうことを防止できる。

また、主電源電圧と制御電源電圧とを監視することにより、異常発生の検知から予備発電機への切り替えを自動的かつ迅速に行うことができる。さらに、異常が発生した常用発電機の異常が解消したときに復帰信号によって電源供給を常用発電機に切り替えることにより、異常解消作業中の一時的な試運転などで電源供給が常用発電機に切り替わることがなくなり、負荷への電源供給を安定して行うことができる。

本発明の電源切替方法を適用した電源供給設備の一例を示す説明図である。本発明の電源切替方法における電源切替装置の説明図である。本発明の電源切替方法の一例を示すフローチャートである。

本形態例に示す電源切替方法は、複数の負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…にそれぞれ個別に電源供給を行う複数（２台以上）のエンジン発電機（常用発電機Ａ，Ｂ，Ｃ，…）と、１台の予備のエンジン発電機（予備発電機Ｓ）とを配置し、前記常用発電機Ａ，Ｂ，Ｃ，…に異常が発生して負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…への電源供給が行えなくなったときに、異常が発生した一つの常用発電機、例えば常用発電機Ａから電源供給を行っていた負荷１１ａへの電源供給を前記予備発電機Ｓからの電源供給に切り替えるように構成した電源供給設備に適用される。

各常用発電機Ａ，Ｂ，Ｃ，…には、各常用発電機Ａ，Ｂ，Ｃ，…に対応した電源切替装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…がそれぞれ設けられており、各常用発電機Ａ，Ｂ，Ｃ，…から各負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…へは、この電源切替装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…を介してそれぞれ電源供給される。電源切替装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…は、対応する常用発電機Ａ，Ｂ，Ｃ，…の発電状態を監視し、異常が発生して常用発電機Ａ，Ｂ，Ｃ，…から負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…への電源供給が停止したときに予備発電機Ｓの運転を開始し、予備発電機Ｓから電源供給を行うように自動的に切り替えるもので、各電源切替装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…には、制御装置１３と電源切替接触器１４とがそれぞれ設けられている。

電源切替接触器１４には、各常用発電機Ａ，Ｂ，Ｃ，…にそれぞれ接続された主電源ケーブル１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，…と、各負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…にそれぞれ接続された給電ケーブル１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…と、前記予備発電機Ｓに並列に接続された予備電源ケーブル１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，…とがそれぞれ接続されている。また、制御装置１３には、各電源切替装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…の制御装置１３同士を接続する電源切替制御ケーブル１８と、電源切替装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…によって予備発電機Ｓを制御するための発電機制御ケーブル１９とが接続されている。

この電源供給設備における正常な運転状態では、制御装置１３の作動により、電源切替接触器１４が各常用発電機Ａ，Ｂ，Ｃ，…からの主電源ケーブル１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，…と、各負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…への給電ケーブル１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…とを接続した状態に切り替わっており、電源切替接触器１４を介して各常用発電機Ａ，Ｂ，Ｃ，…から各負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…に電源供給が行われる。

一つの常用発電機、例えば常用発電機Ａに異常が発生して発電が停止し、常用発電機Ａから負荷１１ａへの電源供給が行えなくなった場合には、電源切替装置１２ａの制御装置１３が発電機制御ケーブル１９に予備発電機Ｓを始動する信号を出力するとともに、電源切替接触器１４を予備発電機Ｓ側に切り替え、予備発電機Ｓから予備電源ケーブル１７ａを介して負荷１１ａに電源供給を行うように切り替える。

このとき、電源切替装置１２ａの制御装置１３からは、他の電源切替装置１２ｂ，１２ｃ，…に対して、電源切替装置１２ａが予備側に切り替わって予備発電機Ｓが運転中であることを示す電源切替中信号が電源切替制御ケーブル１８を通して伝達される。他の電源切替装置１２ｂ，１２ｃ，…は、電源切替制御ケーブル１８から電源切替中信号を受信すると、電源切替接触器１４を常用発電機Ｂ，Ｃ，…側に保持した状態に固定し、他の常用発電機Ｂ，Ｃ，…に異常が発生して他の負荷１１ｂ，１１ｃ，…に電源供給が行えなくなったときでも、他の負荷１１ｂ，１１ｃ，…への電源供給を予備発電機Ｓに切り替えることが禁止され、予備発電機Ｓから負荷１１ａへの電源供給が継続される。

常用発電機の異常発生から予備発電機Ｓへの切り替えは、手動で行うこともできるが、常用発電機の主電源電圧（発電機発電電圧、主電源ケーブル電圧など）と制御電源電圧（常用発電機内のエンジン制御器（ＥＣＵ）の電圧など）とを監視用ケーブル２０ａ，２０ｂ，２０ｃを介して監視することによって自動的に行うことができる。すなわち、一般のエンジン発電機からなる常用発電機では、主スイッチをＯＮにしてＥＣＵなどを通電状態としてエンジンを始動し、エンジンにより発電機を駆動して発電することから、常用発電機の主電源電圧及び制御電源電圧の双方が電圧を有しているときには正常発電状態と判定することができる。逆に、主電源電圧及び制御電源電圧の双方が無電圧のときには、主スイッチをＯＦＦにしてエンジンを停止させた正常停止状態と判定することができる。したがって、この正常発電状態及び正常停止状態のときには常用発電機が正常な状態であるから、予備発電機Ｓへの切り替えは行わずに常用発電機からの電源供給を継続する。

一方、主電源電圧が無電圧で制御電源電圧が電圧を有しているときには、主スイッチがＯＮになっているのに発電していない状態であり、例えば、燃料切れやエンジン自体の故障によりエンジンが停止したときなどの異常が発生した状態と判定することができる。したがって、主電源電圧が無電圧で制御電源電圧が電圧を有しているときに負荷への電源供給を常用発電機から予備発電機Ｓに切り替えるように設定しておくことにより、異常発生時の電源切替を自動的に行うことができる。

また、異常が発生した常用発電機の点検修理が完了して正常に発電可能な状態になったときに、予備発電機Ｓから常用発電機への切り替え（復電）を前記判定基準に基づいて自動的に行わず、電源切替装置への復帰信号（復電許可信号）の入力を待って切り替えることにより、予備発電機Ｓからの電源供給を安定した状態で行うことができる。例えば、点検中に主スイッチをＯＮにして発電機の発電状態を確認する試運転を短時間に行ったときに、主電源電圧及び制御電源電圧の双方が電圧を有しており、前記判定基準では正常発電状態と判定して復電を行ってしまい、試運転を行うたびに復電と切り替えとを繰り返すことになり、負荷への電源供給が不安定になってしまう。

このため、異常が発生した常用発電機の点検修理が完了し、常用発電機から負荷への電源供給が確実に行える状態になったときに、例えば電源切替装置に設けた押しボタンスイッチなどの手動操作によって復電許可信号を出力し、負荷への電源供給を予備発電機Ｓから常用発電機に切り替えるように設定することにより、異常発生時の負荷への電源供給を安定した状態で行うことができる。

次に、常用発電機Ａに対応して設けられた電源切替装置１２ａにおける自動電源切替手順を図３に基づいて説明する。まず、常用発電機Ａをスタートさせた後、ステップ５１で予備発電機Ｓの運転モードを発電機制御ケーブル１９からの信号で自動的に始動する自動始動モードに設定して予備発電機Ｓを待機状態にするとともに、ステップ５２で電源切替装置１２ａを自動切替モードに設定して電源切替接触器１４を主電源ケーブル１５ａ側とし、常用発電機Ａから負荷１１ａに電源供給を行う。ステップ５３で常用発電機Ａの状態を前記判定基準に基づいて監視し、停電や故障といった異常が発生してないときには（Ｎｏ）、このステップ５３を繰り返す。

ステップ５３で常用発電機Ａに異常が発生したと判断したときには（Ｙｅｓ）、ステップ５４に進み、電源切替制御ケーブル１８を介して他の電源切替装置１２ｂ，１２ｃ，…の状態を確認し、他の電源切替装置１２ｂ，１２ｃ，…がすでに予備発電機Ｓに切り替わっている状態になっているかを判断し、すでに予備発電機Ｓに切り替わっていると判断したときには（Ｙｅｓ）、ステップ５５に進んで他の電源切替装置１２ｂ，１２ｃ，…が復電して電源切替装置１２ａが切替可能な状態になるまでステップ５５を繰り返す。

また、ステップ５４で他の電源切替装置１２ｂ，１２ｃ，…が予備発電機Ｓに切り替わっていないと判断したときには（Ｎｏ）、ステップ５６に進んで発電機制御ケーブル１９から予備発電機Ｓに始動信号を出力し、予備発電機Ｓのエンジンを始動して発電機からの発電を開始する。同様に、ステップ５５で電源切替装置１２ａが切替可能な状態になったと判断したときにも（Ｙｅｓ）、ステップ５６に進んで予備発電機Ｓの運転を開始する。

次に、ステップ５７で予備発電機Ｓの電圧が確立したかを判断し、例えばエンジンの始動に失敗して電圧が確立していないと判断したときにはステップ５６に戻り（Ｎｏ）、電圧が確立したと判断したときには（Ｙｅｓ）、ステップ５８に進んで電源切替接触器１４を主電源ケーブル１５ａ側から予備電源ケーブル１７ａ側に切り替え、ステップ５９で予備発電機Ｓから負荷１１ａへの電源供給を開始する。

予備発電機Ｓから負荷１１ａに電源供給中は、ステップ６０で常用発電機Ａの点検修理が完了して復電可能な状態になったかを判断し、常用発電機Ａが復電可能な状態になっていないと判断したときには（Ｎｏ）、このステップ６０を繰り返す。ステップ６０で常用発電機Ａが復電可能な状態と判断したときには（Ｙｅｓ）、ステップ６１に進んで前記復電許可信号の有無を判断し、復電許可信号がないときにはステップ６１を繰り返す（Ｎｏ）。復電許可信号を確認したときにはステップ６２に進み（Ｙｅｓ）、電源切替接触器１４を予備電源ケーブル１７ａ側から主電源ケーブル１５ａ側に切り替え、負荷１１ａへの電源供給を常用発電機Ａに切り替えるとともに、予備発電機Ｓを待機状態とする。

このような電源自動切替運転を終了するときには、ステップ６３で電源切替装置１２ａの自動切替モードをＯＦＦとする。また、常用発電機Ａの状態を監視して自動切替状態を継続するときには、ステップ６２から前記ステップ５３に戻る。

このように、一つの常用発電機Ａから予備発電機Ｓに切り替えて電源供給を行っているときには、他の常用発電機Ｂ，Ｃ，…、例えば常用発電機Ｂに異常が発生しても、負荷１１ｂへの電源供給を予備発電機Ｓに切り替えることを禁止することにより、１台の予備発電機Ｓから２系統の負荷１１ａ，１１ｂに同時に電源供給を行う状態になることがなくなる。これにより、両方の負荷１１ａ，１１ｂへの電源供給量が予備発電機Ｓの発電容量を超えて予備発電機Ｓのエンジンに多大な負荷がかかり、予備発電機Ｓのエンジンが停止して両方の負荷１１ａ，１１ｂへの電源供給が断たれることを防止でき、負荷１１ａへの電源供給を継続することができる。

なお、常用発電機の異常発生状態の監視は、主電源電圧のみを判定基準としてもよく、常用発電機に設けられている制御装置からの信号、運転状態を示すパイロットランプの状態などに基づいて判定することも可能である。また、常用発電機への復電は、タイマなどを用いて行うことも可能である。さらに、常用発電機及び予備発電機には、通常は同じ発電容量のエンジン発電機を使用するが、発電容量が異なる常用発電機を組み合わせて使用する場合には、常用発電機の中の最大発電容量に見合った発電容量を有するエンジン発電機を予備発電機として使用する。また、電源切替装置は、前記フローチャートに示した手順を複数のリレーを組み合わせたリレー回路で形成することが可能である。

１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…負荷、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…電源切替装置、１３…制御装置、１４…電源切替接触器、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ…主電源ケーブル、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…給電ケーブル、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ…予備電源ケーブル、１８…電源切替制御ケーブル、１９…発電機制御ケーブル、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…監視用ケーブル、Ａ，Ｂ，Ｃ…常用発電機、Ｓ…予備発電機

Claims

複数の負荷にそれぞれ電源供給を行う複数の常用発電機と、１台の予備発電機とを配置し、前記常用発電機に異常が発生したときに、負荷への電源供給を異常が発生した常用発電機から前記予備発電機に切り替える電源切替方法において、一つの常用発電機に異常が発生し、該異常が発生した一つの常用発電機から電源供給を行っていた負荷への電源供給を前記予備発電機からの電源供給に切り替えているときには、他の常用発電機に異常が発生しても、該異常が発生した他の常用発電機から電源供給を行っていた負荷への電源供給を予備のエンジン発電機に切り替えることなく、前記異常が発生した一つの常用発電機から電源供給を行っていた負荷への前記予備発電機からの電源供給を継続することを特徴とする電源切替方法。
前記常用発電機から負荷に供給している主電源電圧と、該常用発電機の制御電源電圧とを監視し、主電源電圧及び制御電源電圧の双方が電圧を有しているときには正常発電状態と判定し、主電源電圧及び制御電源電圧の双方が無電圧のときには正常停止状態と判定し、前記正常発電状態及び前記正常停止状態のときには予備発電機への切り替えは行わず、主電源電圧が無電圧で制御電源電圧が電圧を有しているときには異常発生状態と判定し、負荷への電源供給を、該異常発生状態と判定した常用発電機から予備発電機に切り替えることを特徴とする請求項１記載の電源切替方法。
異常が発生した一つの常用発電機の異常が解消して負荷への電源供給が可能な状態になったときには、復帰信号によって負荷への電源供給を、前記予備発電機から異常が解消した常用発電機に切り替えることを特徴とする請求項１又は２記載の電源切替方法。